銅合金及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及在電氣?電子設備中廣泛使用的銅合金及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 電子部件中使用的彈簧材料，由于隨著電子部件的小型化而薄板化，因此有必要 使強度和彎曲加工性進一步提高。作為兼備高強度和彎曲加工性的電子部件用的銅合金材 料，已知有以C1720為代表的鈹銅。然而，因為最近的對環境問題的考慮，避免含有Be的合 金材料的使用。
[0003] 因此，作為代替鈹銅的銅合金，Cu-Ni-Sn系合金正受到關注。就該Cu-Ni-Sn系 合金而言，已知通過時效處理而形成調制結構、結果是得到高強度的合金。迄今為止，報告 有關于組成、加工、熱處理、添加元素、組織進行研宄、能夠使強度和彎曲加工性更進一步提 尚。
[0004] 作為以往的Cu-Ni-Sn系合金，為了改善彎曲加工性，公開了以3?12質量％的 Ni和3?9質量％的Sn以及余量的Cu作為主要成分、實施：（1)在合金的最終加工前在 730?770°C下1?3分鐘的熱處理、（2)急冷處理、（3)55?70%的冷加工、（4)在400? 500°C下少于1?3分鐘的熱處理（例如，參照專利文獻1)。
[0005] 另外，作為以往的Cu-Ni-Sn系合金，公開了：以5?20質量％的Ni和5?10質 量％的Sn以及余量的Cu作為主要成分，使晶粒的板厚方向的平均直徑X與在軋制方向平 行的平均直徑y的比（y/x)為1. 2?12,且使0 < X < 15,使得通過剖面顯微鏡觀察而觀察 的長徑0. 1 μ m以上的第2相顆粒的個數為I. 0 X IOVmm2以下。（例如，參照專利文獻2)。
[0006] 現有技術文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :特開2002-266058號公報
[0009] 專利文獻2 :特開2009-242895號公報
【發明內容】
[0010] 發明要解決的課題
[0011] 在專利文獻1中，研宄了銅合金的組成，但是沒有研宄銅合金的結晶取向。因此， 存在銅合金不具有適當的組織結構、強度和彎曲加工性的任一者均不充分這樣的問題。
[0012] 另外，在專利文獻2中，研宄了晶粒和微細第2相顆粒的個數，公開了時效處理前 的90° W彎曲引起的彎曲加工性。然而，沒有研宄在時效處理后強度變高了的階段中的彎 曲加工性。進一步地，公開了在Cu與9. 1質量％的Ni及6. 1質量％的Sn的合金、或者在 其組成中單獨地添加了 0.39質量％的]^、0. 35質量％的Si的合金中，固溶處理后的晶粒 為6?22 μπι。然而，得不到小于6 ym的晶粒。因此，存在時效處理后的彎曲加工性不充分 這樣的問題。
[0013] 本發明是為了解決如上述的課題而進行的發明，其目的是提供能夠同時得到高的 強度和優異的彎曲加工性的銅合金及其制造方法。
[0014] 用于解決課題的手段
[0015] 本發明涉及的銅合金，為軋制成板狀的銅合金，其特征在于，含有8. 5?9. 5質 量％的Ni和5. 5?6. 5質量％的Sn，余量為Cu和不可避免的雜質，在相對于軋制方向垂直 的剖面中的平均結晶粒徑小于6 μ m，晶粒的板寬方向的平均長度X與板厚方向的平均長度 y的比x/y滿足I < x/y < 2. 5,就相對于上述銅合金的軋制方向平行的板面中的X射線 衍射強度比而言，當使（220)面的X射線衍射強度歸一化為1時，（200)面的強度比為0. 30 以下、（111)面的強度比為0. 45以下、（311)面的強度比為0. 60以下，上述（111)面的強度 比比上述（200)面的強度比大、比上述（311)面的強度比小。
[0016] 發明的效果
[0017] 通過本發明，能夠同時獲得高的強度和優異的彎曲加工性。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明的實施方式涉及的銅合金的制造方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 本發明的實施方式涉及的銅合金，含有8. 5?9. 5質量％的Ni和5. 5?6. 5質 量％的Sn，余量為Cu和不可避免的雜質。在此，如果Ni的含量小于8. 5質量％或者Sn的 含量小于5. 5質量％，則得不到高的強度。另外，如果Ni的含量超過9. 5質量％或者Sn的 含量超過6. 5質量％，則不能夠同時獲得高的強度和優異的彎曲加工性。另外，所謂不可避 免的雜質，是指在通常的基體金屬中含有的雜質或者在銅合金的制造中混入的雜質，例如 As、Sb、Bi、Pb、Fe、S、02和 H 2等。
[0020] 如果銅合金的平均結晶粒徑為6 μπι以上，則不能夠同時獲得高的強度和優異的 彎曲加工性。因此，本實施方式的銅合金在相對于軋制方向垂直的剖面中平均結晶粒徑小 于 6 μ m〇
[0021] 如果晶粒的板寬方向的平均長度x與板厚方向的平均長度y的比x/y小于1，則由 彎曲引起的裂紋在板厚方向上變得容易發展。如果x/y超過2. 5,則各向異性變高、彎曲加 工性降低。因此，本實施方式的銅合金滿足1 < x/y < 2. 5。
[0022] 就相對于本實施方式的銅合金的軋制方向平行的板面中的X射線衍射強度比而 言，在使（220)面的X射線衍射強度歸一化為1時，（200)面的強度比為0. 30以下、（111)面 的強度比為0. 45以下、（311)面的強度比為0. 60以下。另外，（111)面的強度比比（200)面 的強度比大、比（311)面的強度比小。該條件是為了同時得到高的強度和優異的彎曲加工 性所必要的。也就是說，如果（111)面的強度比超過0.45,或（200)面的強度比超過0.30， 或（311)面的強度比超過0. 60,則不能夠同時得到高的強度和優異的彎曲加工性。具體地， (111)面的強度比優選為0. 37?0. 42,（200)面的強度比優選為0. 22?0. 28,（311)面的 強度比優選為0. 45?0. 57。另外，優選（222)面的強度比小于0. 04 (包含0)。
[0023] 相對于本實施方式的銅合金的軋制方向垂直方向的表面粗糙度的最大高度Rz為 0.6 μπι以下。該條件是為了得到穩定的彎曲加工性所必要的。也就是說，如果表面粗糙度 的最大高度Rz超過0. 6 μ m，則不能夠得到穩定的彎曲加工性。
[0024] 在銅合金中的晶界處夾雜物析出。在此，所謂夾雜物，是指在銅合金的制造中產生 的微細的析出顆粒，具體地為與大氣的反應所產生的氧化物、Cu-Ni-Sn合金相產生的顆粒。 另外，夾雜物的大小，如果是球形則為該球形的直徑的尺寸，如果是橢圓形或矩形則為長直 徑或長邊的尺寸。
[0025] 在以往的合金中，粒徑1 μπι以下的夾雜物分散在晶界處及晶粒內，特別是在相 對于軋制方向垂直的面的剖面組織中，如果存在于晶界的粒徑〇. 5?1 μπι的夾雜物超過 5Χ IO4個/mm2,則晶界成為斷裂起點而得不到高的強度，同時彎曲加工性降低。因此，在本 實施方式中，在相對于軋制方向垂直的面的剖面組織中，使存在于晶界的粒徑0. 5?1 μπι 的夾雜物的個數為5 X IO4個/mm 2以下。
[0026] 另外，在本實施方式的銅合金中，也可以含有以總量計0. 1?1.0質量％的選自 Mn、Si、P中的2種以上的元素。由此，晶粒的微細化引起的彎曲加工性提高，由于向母相的 固溶而強度提高，耐腐蝕性也提高。然而，在總量小于〇. 1質量％的情況下，不利于特性提 高，而在超過1. 0質量％的情況下，雖然強度變高，但彎曲加工性和導電率降低。
[0027] 接著，圖1是本發明的實施方式涉及的銅合金的制造方法的流程圖。沿著該流程 圖來說明本實施方式的銅合金的制造方法。
[0028] 首先，在高頻熔化爐中將含有8. 5?9. 5質量％的Ni和5. 5?6. 5質量％的Sn 以及余量為Cu和不可避免的雜質的銅合金原料熔化后，鑄造寬60_、厚IOmm的板狀的鑄塊 (步驟SI)。予以說明的是，熔化銅合金原料的方法沒有特別地限制，可以使用高頻熔化爐 等的公知的裝置而將銅合金原料加熱至熔點以上的溫度。